Технология проектного обучения на примере обучения

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТНОГО
ОБУЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ОБУЧЕНИЯ
МОДЕЛИРОВАНИЮ СИСТЕМ
Сообщение Наумова Владимира Николаевича,
заместителя заведующего кафедрой математики и
моделирования социально-экономических процессов СевероЗападного института управления РАНХ и ГС
В докладе будут рассмотрены:
 проблемы проектного обучения;
 элементы технологии проектного обучения
на примере обучения студентов
моделированию систем.
2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СВОЙСТВА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
ПРОЕКТА
3
СВОЙСТВА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЕКТА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Наличие цели
Изменения
Новизна
Ограниченность во времени
Ограниченность ресурсов
Управление проектом
Команда проекта
Комплексность и разграничения. Окружение
проекта. Специальная организация проекта
4
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТНОГО ОБУЧЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
Проектное обучение предусматривает решение
образовательных задач, которые можно рассматривать как
образовательные проекты или портфель образовательных
проектов.
Управление решением образовательных задач должно
базироваться на методах управления проектами.
При решении образовательной задачи одновременно
выполняются несколько образовательных проектов, имеющих
разные цели, разных участников и разные средства.
Любой образовательный проект рассматривается с точки
зрения треугольника управления проектом. Качество, сроки и
объем выполнения проекта взаимосвязаны.
Проекты выполняются в условиях рисков. Возможны
неудачные проекты, «провальные проекты», «экстремальные
проекты».
5
ВИДЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ
Обучающий проект
Образовательный проект
Дидактический
проект
Учебный проект
6
СВОЙСТВА ПРОЕКТОВ
Свойства
Цель проекта
Изменения
Новизна
Ограниченнос
ть времени и
ресурсов
Управление
проектом
Состав
проекта
Команда
проекта
Окружение
проекта
Классы проектов
Обучающий
Дидактический
Учебный
1. Решение обучающей задачи.
1.Решение учебной задачи.
2. Формирование у обучаемых 2. Формирование у обучаемого
знаний, компетенций
знаний, компетенций
Изменение (развитие,
Изменение образовательных
Изменение состава обучаемых совершенствование) знаний,
ресурсов
компетенций
1.Новые дидактические единицы.
Новые приемы, варианты,
Новые задачи, ранее не
2. Новые образовательные задачи
задания
решаемые обучаемым
Часы, определенные бюджетом
Аудиторные часы, выделенные Аудиторные часы и часы на
времени преподавателя. Время,
учебным планом
самоподготовку
выделенное учебным планом
Методы и средства
Методы и средства
Методы и средства управления
самоуправления
самоуправления
1. Разработать новые
образовательные ресурсы.
Частные образовательные
Частные задачи, определенные
задачи, решаемые обучающим
заданием
Руководитель проекта –
Руководитель проекта –
обучающий. Заинтересованные
Преподаватель
обучаемый. Заинтересованные
стороны – обучаемые,
стороны проекта - обучающий
функциональные руководители
Другие задачи обучения,
Другие образовательные задачи.
другие основные и
Содержание учебной и
Другие учебные задачи
вспомогательные процессы
образовательной программы
образовательного учреждения
Требования учебной программы
7
МАТРИЦА СООТВЕТСТВИЯ ПРОЦЕССОВ И
ОБЛАСТЕЙ ЗНАНИЙ ДЛЯ ОБУЧАЮЩЕГО ПРОЕКТА
Области знаний
Процессы
инициализации
Управление
интеграцией
Определение
общей методики
выполнения
Управление
содержанием
Управление
сроками
Управление
стоимостью
Управление
качеством
Процессы планирования
Управление
Процессы завершения
Процессы
мониторинга
и управления
Поиск аналогов.
Руководство и управление
Планирование работы в
(самоуправление)
группе
выполнением проекта.
Определение этапов,
Решение частных учебных Завершение решения
частных задач, их
задач в соответствии с
задач, тестирование и
последовательности задач заданием. Разработка
отладка. Обработка
(иерархии работ)
программ, моделей,
результатов
проведение экспериментов
экспериментов
Планирование работы над
проектом. Определение
сроков
Планирование качества
Управление
человеческими
ресурсами
Управление
коммуникациями
Управление
рисками
Процессы исполнения
Поиск и исправление
Защита работы,
ошибок. Обеспечение
получение оценки за
качества
отдельные модули, этапы
Консультации с коллегами
Оформление отчета,
презентации,
пояснительной записки
Планирование рисков в
решении частных задач.
Выбор задач с
минимальными рисками.
Анализ и устранение
рисков
Мониторинг и
управление
рисками
8
ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЕКТОВ
9
ДОСТОИНСТВА ПРОЕКТНОГО ПОДХОДА





Унификация процесса разработки образовательных ресурсов. Так, использование
стандартизированных средств позволяет формализовать процесс построения и сопровождения
образовательных ресурсов.
Переход к использованию современных парадигм проектирования. Использование
компьютерных технологий позволяет рассматривать образовательные ресурсы, как элементы
информационной системы. Поэтому при их проектировании следует использовать методы
инженерии информационных (программных) систем. Проектирование информационных
систем основано на использовании иерархического подхода к проектированию, создании
концептуальной, логической и физической моделей системы. Следовательно, разработка
программного проекта может быть рассмотрена как разработка его модели (концептуальной,
логической и физической). Создание модели системы позволяет реализовать легкий или
жесткий инжиниринг, вести проектирование на основе уже имеемых моделей, повторно
использовать уже готовые информационные образовательные ресурсы.
Расчет временные и стоимостные затраты на решение проектной задачи и как следствие,
обоснование трудоемкости образовательного проекта.
Любое моделирование приводит к конкретизации задачи, уточнению ее содержания,
уменьшению степени неопределенности решаемой образовательной задачи.
Использование технологии и средств управления проектом формирует как у обучаемых, так и у
обучающего проектный стиль мышления, позволяет согласовать цели, среду и задач обучения.
Это особенно важно при обучении информационным технологиям, так как объект и инструмент
обучения совпадают.
10
ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОЕКТНОГО ОБУЧЕНИЯ
Тема курсового проекта «Исследование
производительности информационных
систем методами аналитического и
имитационного моделирования»
11
ЦЕЛИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1.
2.
3.
4.
Получение практических навыков в построении
аналитических моделей стохастических сетей и в их
использовании для исследования вероятностновременных характеристик информационных систем.
Получение практических навыков в построении
программ имитационного моделирования на GPSS,
использовании моделирующей системы GPSS-World.
Закрепление навыков планирования и проведения
имитационных экспериментов, статистической
обработки полученных результатов.
Получение навыков верификации имитационных
моделей, проверки статистических гипотез.
12
СТРУКТУРА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1.
2.
3.
Аналитическое моделирование
вычислительной системы
Имитационное моделирование
вычислительной системы
Планирование и проведение факторного
эксперимента
13
ТОПОВАЯ ДИАГРАММА
AUTHOR: Нау мов
P ROJECT: У че бный проект
USED AT:
DATE:14.11.2012
REV: 16.11.2012
NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
W ORKING
DRAFT
RECOMMENDED
P UBLI CATI ON
READER
DATE CONTEXT:
TOP
Методика
выполнения
Задание
на проект
Выполненный
проект
Выполнить
проект
выполнить проект
16,40
0
Компьютерный
класс. GP SS. Excel
NODE:
TITLE:
выполнить проект
NUMBER:
A-0
14
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЕКТА
USED AT:
AUTHOR: Нау мов
P ROJECT: У че бный проект
DATE:14.11.2012
REV: 16.11.2012
NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Задание
на проект
READER
DATE CONTEXT:
A-0
Методика
выполнения
выполнить
первый этап
проекта
3,10
W ORKING
DRAFT
RECOMMENDED
P UBLICATION
1
Аналитическая
модель
Компьютерный класс.
Excel
выполнить
второй этап
проекта
7,00
Компьютерный класс.
GPSS
Имитационная
модель
2
Статистические
модели
Выполнить третий
этап проекта
2,50
Выполненный
проект
3
Оформить отчет.
Защитить работу
Компьютерный
класс. GP SS. Excel
NODE:
TITLE:
Компьютерный класс.
GPSS
3,80
выполнить проект
4
NUMBER:
A0
15
СЦЕНАРИЙ ОДНОГО ЭТАПА ПРОЕКТА
USED AT:
AUTHOR: Нау мов
P ROJECT: У че бный проект
DATE:14.11.2012
REV: 16.11.2012
NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
W ORKING
DRAFT
RECOMMENDED
P UBLI CATI ON
Задание на проект
1,50
Оценить временные
характеристики
сети
Построить
имитационную модель
A0
1,00
Сравнить результаты
имитационного
и аналитического
моделирования
&
J3
7
DATE CONTEXT:
результаты анатитического
моделирования
8
1,00
READER
10
0,50
3,00
Оформить отчет
за второй этап
&
J5
11
Построить законы
распределения
Программа на GP SS и отчет
9
NODE:
TITLE:
выполнить второй этап проекта
NUMBER:
A2.1
16
СОВМЕСТНЫЙ ДИДАКТИЧЕСКИЙ И УЧЕБНЫЙ
ПРОЕКТЫ
17
СЕТЕВОЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА
Сетевой
график
18
УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ ПРИ РЕШЕНИИ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ
курсовой проект:
Моделирование проекта (500 прогонов)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
27.63
26.13
24.63
23.12
21.62
20.12
18.62
17.11
15.61
0
14.11
Число прогонов в диапазоне
100
срок завершения
19
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ВЫПОЛНЕНИЯ
ПРОЕКТА
Ограничения модели:
— -длительность каждого процесса –случайная величина, распределенная по треугольному закону
распределения;
— -Модель представляет собой многофазную систему массового обслуживания. Фазы выполнения
этапов и их контроля соединены последовательно;
— Все каналы , представляющие собой обучаемых одинаковы;
20
— Заявки не получают отказы.
КОНТРОЛЬ В КОНЦЕ РАБОТЫ
Продолжительность проверки в 10
раз меньше продолжительности
работы обучаемого
Продолжительность проверки в 5 раз
меньше продолжительности работы
обучаемого
mean
29,79
47,84
66,52
241,17
sd
1,82
4,40
8,14
82,57
21
ПОЭТАПНЫЙ КОНТРОЛЬ
Моделируется 4-фазная многоканальная СМО с
ожиданием. Число каналов =13.
mean
31,45
51,13
71,49
121,47
sd
2,23
5,05
8,82
21,21
22
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
140
300
y = 244.71x - 0.1143
R² = 0.9976
y = 40.399ln(x) + 121.11
R² = 0.992
120
250
100
200
mean
80
mean-eps
mean+eps
60
mean
mean-eps
150
mean+eps
Log. (mean+eps)
Linear (mean+eps)
100
40
20
50
0
0
0.5
1
1.5
0
0
0.5
1
1.5
1. Организация контроля зависит от его трудоемкости. Если он не сложен, то нет смысла
проводить его часто. В противном случае целесообразно увеличить число шагов
контроля.
2. С ростом сложности контроля возрастают очереди у обучаемых. В том случае, если
он проводится в аудиторные часы, то большинство обучаемых не будят заняты.
3. При увеличении сложности контроля возрастает время на консультации.
Планирование времени на СМП усложняется.
23
ВЫВОДЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Применение проектного подхода, таким образом, позволяет
рассматривать образовательную задачу, как задачу
выполнения образовательного проекта.
Проект может представлять собой визуальную диаграмму с
описанием отдельных дефиниций.
Проектную задачу следует рассматривать с точки зрения
теории управления проектами с использованием типовых
процессов управления проектами, областей знаний, а также
технологий и средств управления проектами.
Приведенный пример, связанный с учебной дисциплиной
«Моделирование систем» показывает рациональность такого
подхода.
В практической деятельности могут быть применены другие
технологии и средства. Наиболее рационально при этом
использовать те средства, которые предусмотрены
образовательной программой. Работа с ними позволить
сформировать соответствующие компетенции у всех
участников образовательного процесса.
24
СПАСИБО, ЗА ВНИМАНИЕ
25